KR101960165B1 - Led조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트 - Google Patents

Led조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트에 관한 것으로, 태양광 에너지를 발전하는 솔라 셀에 의해 급속 충전이 가능한 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈을 야외 등에 사용 가능한 휴대용 전원공급수단으로 하여 포트의 하부에 특별히 고안 설계된 인덕션 레인지(Induction Range)의 워킹코일(Working Coil)에 IGBT 인버터를 통해 교류(AC) 전류를 흘러주어 자기장을 생성시켜 맴돌이전류(Eddy Current)에 의해 저항성분을 갖는 취사용 포트 자체만을 가열시키는 방식의 전자유도가열원리에 의해 조리를 할 수 있도록 휴대용 인덕션 포트를 구현함으로써, 가스레인지(가스버너)에 비해 산소 소모가 없고, 배출가스가 없기 때문에 인체에 무해하며, 음식물이 넘쳐서 세라믹 글라스(상판)에 쉽게 눌어붙지 않을 뿐만 아니라 열전달이 빠르고 정밀한 온도조절이 가능하다. 또한 상기 포트에 가스나 등유를 사용하는 버너로 직접 가열하는 방식과 상기 포트에 원적외선 히터(Heater)로 가열하는 하이라이트 방식(High Light Type)에 비해 조리시간이 매우 짧아 조리시간이 절약되고 조리기구가 직접 달구어지지 않기 때문에 화재나 화상으로부터 안전하고 청소와 관리가 간편한 독특한 효과가 있다.

Description

LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트{Portable pot with LED lighting and warming and cooking functions}
본 발명은 휴대용 취사기구에 관한 것으로서, 특히 태양광 에너지를 이용한 워킹코일(Working Coil)에 변환된 교류전류를 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)의 스위칭 단속 제어로 자기장을 형성시켜 맴돌이전류(Eddy Current)에 의한 전자유도가열 방식으로 취사가 가능하도록 한 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트에 관한 것이다.
최근, 주 5일 근무 등의 근로환경 개선 및 소득수준 향상으로 다양한 레저문화가 확산되고 있다. 특히 가족단위나 동호회단위로 야외 활동이 많아지면서 아웃도어 용품의 활용도가 높아지고 있다.
아웃도어 용품의 활용도는 계절과 기온의 변화 및 개인의 활동여부에 따라 시원한 물과 따뜻한 물이 요구되는가 하면, 음식점이 없는 오지의 계곡이나 높은 산, 바닷가, 들판에서의 휴대용 취사도구를 이용한 취사가 불가피한 경우도 있다.
휴대용 취사도구는 대부분의 화석연료인 가스나 등유, 휘발유를 이용한 버너를 사용하는 경우가 많은데, 이러한 화석연료 버너의 사용은 국립공원을 비롯한 대부분의 공원지역에서는 취사가 금지되어 있다. 따라서 야외에서 취사 및 라면을 끓어 먹거나 따뜻한 물을 데워 먹기 위해 버너를 사용하는 것이 불가피하고, 또한 야외에서 차가운 물을 마시기 위해 냉동기기에 전원을 공급하기 위해 무거운 전원공급 장치를 휴대하기엔 적잖은 부담감이 작용하고 있다.
한편, 대한민국 등록특허공보(B1) 제10-1434507호(2014.08.29)의 야외용 휴대 2차 전지 전기밥솥에 의하면, 충전 가능한 2차 전지 모듈의 전원을 전열선(60)에 공급하여 취사하는 전기밥솥이 제안된 바 있다(도 1의 (가) 참조).
그러나 이 기술은 취사를 위해 DC전원을 사용할 경우 전열선에 공급되는 전력문제에 대해 전혀 언급된 바가 전혀 없다. 즉, DC전원으로 취사를 위해서는 적어도 1[L]의 물을 주변온도 15[℃]로부터 100[℃]까지 10분간에 가열시키고자할 경우 전열선(60)의 효율이 70[%]이라면, 전열기의 용량은
Figure 112017049755675-pat00001
이므로 850[W]의 발열을 요하는 전열기의 용량이 필요하게 된다. 그리고 전열선(60)이 발열하기 위해서는
Figure 112017049755675-pat00002
만큼의 발열량이 요구되기 때문에 높은 전류값(2배)을 얻기 위해서는 2차 전지의 용량과 전압문제가 발생하고, 이를 해결하기 위해서는 축전지와 같은 대용량의 2차 전지가 요구되므로, 자동차가 아닌 개인용 등산 배낭에 수납하는데 있어 중량문제가 여전히 발생할 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해소하기 위해 절연게이트양극성트랜지스터(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor)를 이용한 낮은 소비전력의 전자유도가열방식과 필드에서 솔라 셀(Solar Cell)로 급속 충전이 가능한 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈 및 LED조명모듈을 갖는 취사 기능을 갖는 휴대용 포트를 구성함으로써, 휴대가 간편하고 화재발생의 위험이 전혀 없으며, 태양에너지를 통해 쉽게 전원을 확보할 수 있어 취사에 따른 그을음이나 인체에 유해한 매연을 발생하지 않을 뿐만 아니라 취사용 포트의 조리부에 담긴 음식물을 보온하고 야간 조리 시에 조명등으로 활용도록 한 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트를 제공한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 내열성과 단열성을 갖고 내부에는 취사용 포트와 인덕션 레인지 및 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈이 수납되는 원통형의 외장케이스(100)와; 상기 외장케이스에 수납되며, 인덕션 레인지 동작 시 저항성분과 자기히스테리시스손실(Magnetic Hysteresis Loss)을 발생하도록 자성을 갖는 철(Fe) 합금으로 성형 가공되는 취사용 포트(200)와; 상기 취사용 포트의 하부에 위치하며, 워킹코일(Working Coil)에서 발생된 자기장을 통과시키는 인덕션 레인지의 상판 역할을 수행하는 세라믹 글라스(300)와; 상기 세라믹 글라스의 하부에 위치하며, 상기 상판으로 교류자기장을 형성시켜 멤돌이전류(Eddy Current)에 의해 상기 취사용 포트 자체만을 발열시키는 인덕션 레인지(Induction Range, 400)와; 상기 인덕션 레인지에 사용 가능한 전압을 가진 교류(AC) 전류로 변환시켜주기 위하여 솔라 셀 모듈(Solar Cell Module, 510)로 급속 충전이 가능한 하나 이상의 충ㆍ방전용 콘덴서(520n)와 상기 충ㆍ방전용 콘덴서의 DC전압을 AC전압으로 변환하기 위한 IGBT 인버터(IGBT Inverter, 530) 및 충전용 USB단자를 갖는 인터페이스부(540)를 갖는 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈(500)을 포함하며, 또한, 상기 외장케이스의 상부와 나사식으로 체결 가능하며, 상기 취사용 포트의 보온유지와 야간 취사 시에 조명등으로 활용하기 위한 히트싱크(610)를 갖는 LED조명모듈(600)과, 상기 LED조명모듈의 히트싱크에 집열된 열을 이용하여 상기 취사용 포트의 조리부(210)에 담겨진 음식물을 보온하기 위해 상기 조리부의 내부와 상기 취사용 포트의 뚜껑(220)과 수직방향으로 연장된 정션 유니트(222)에 나노 다이아몬드 파우더와 메탈을 은(Ag) 페이스트로 혼합시킨 조성물을 도포하여 100[℃]에서 5시간 동안 소결시키는 것이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 취사용 포트(200)는, 상부는 개방되고 하부는 밀폐된 원통형으로 성형 가공되는 조리부(210)와, 상기 개방된 조리부의 상부에는 기압차에 의한 취사기능을 돕는 수증기 배출구(Ventilator,221) 및 상기 조리부와 밀착시키는 정션 유니트(Junction Unit, 222)를 갖는 뚜껑(220)과, 상기 뚜껑을 취사 시 상기 조리부와 밀폐시키기 위해 상기 조리부의 상단 일측에 고정 장착되는 복수개의 잠금수단(230,240)과, 상기 조리부의 상단 일측에는 달구어진 취사용 포트를 사용자가 용이하게 이동시키기 위한 폴딩 포트 그립퍼(Folding Pot Gripper, 251)가 탈ㆍ부착되는 폴딩 포트(Folding Pot, 250)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 솔라 셀 모듈(510)은, 힌지수단을 이용하여 다단계로 접어서 휴대가 간편하도록 하기 위해 일정한 규격을 갖는 직사각형의 제1 솔라 셀 모듈 내지 제4 솔라 셀 모듈(511,512,513,514)로 4단 접이 방식으로 제작되며, 상기 각 모듈마다 상기 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈(500)의 하나 이상의 충ㆍ방전용 콘덴서(520n)에 상기 솔라 셀 모듈을 통해 DC전원을 충전하기 위한 제1 커넥터 내지 제4 커넥터(541,542,543,544)가 각각 구비되고, 상기 커넥터들은 상기 하나 이상의 충ㆍ방전용 콘덴서(520n)의 용량과 전압 조정을 위한 직ㆍ병렬 회로(미도시)가 상기 커넥터들의 내부에 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 솔라 셀 모듈 내지 제4 솔라 셀 모듈(511,512,513,514)의 이면에는 솔라 셀의 파손을 방지하기 위한 충격완화용 커버(550)가 구비되며, 상기 제1 솔라 셀 모듈(511)의 충격완화용 커버 하단에는 태양광 발전량을 표시하는 제2 LED 표시부(560)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 LED조명모듈(600)은, 상기 외장케이스(100)의 상부와 나사식으로 체결되는 외장케이스 뚜껑(130) 내부에 장착되며, 방열을 위해 열전도성을 갖는 알루미늄 혹은 마그네슘 폼으로 성형 제작된 히트싱크(Heat Sink, 610)가 상기 LED조명모듈의 이면(뒤쪽)에 실장되고, 상기 실장된 히트싱크는 상기 취사용 포트(200)의 상부를 밀폐시키는 뚜껑(220)의 상부와 밀착되어 상기 취사용 포트로 열전도를 통해 음식물이 보온되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 태양광으로 급속 충전이 가능한 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈을 전원으로 하는 워킹코일과 IGBT에 의한 자기장을 형성시켜 맴돌이전류(Eddy Current)에 의한 전자유도가열 방식으로 취사가 가능한 휴대용 인덕션 포트를 구현함으로써,
(1) 종래의 가스레인지(가스버너)에 비해 산소 소모가 없고, 배출가스가 없기 때문에 인체에 무해하며, 조리 중에 음식물이 넘쳐서 상판에 쉽게 눌어붙지 않을 뿐만 아니라 열전달이 빠르고 정밀한 온도조절이 가능하다.
(2) 취사용 포트에 가스나 등유를 사용하는 버너로 직접 가열하는 방식이나 원적외선 히터(Heater)로 포트를 직접 가열하는 하이라이트 방식(High Light Type)에 비해 가열이 짧아 조리 시간이 절약되고 조리기구가 직접 달구어지지 않기 때문에 청소와 관리가 간편하다.
(3) 화석연료인 가스나 등유, 휘발유를 사용하는 버너 점화방식에 비해 화재나 화상으로부터 안전하고, 특히 야외에서 사용할 경우 연소불꽃이 전혀 없기 때문에 산불과 같은 화재 발생 자체가 없는 독특한 효과가 있다.
도 1의 (가) 및 (나)는 종래의 2차 전지 전기밥솥과 시중 버너 제품을 각각 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트에 대한 핵심 기술적 구성을 나타낸 블록도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트에 대한 인덕션 레인지의 핵심부품을 나타낸 실물사진
도 4는 상기 도 2 및 도3에 의한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트에 대한 설계 모형을 개략적으로 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트에 대한 취사용 포트를 구체적으로 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트에 대한 LED조명등모듈을 구체적으로 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트에 대한 솔라 셀 모듈을 구체적으로 나타낸 도면
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 하며 비록 종래기술과 동일한 부호가 표시되더라도 종래기술은 그 자체로 해석하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트에 대한 기술적 해결수단은, 휴대용 인덕션 포트를 수납하는 외장케이스(100)와, 뚜껑과 잠금수단을 갖는 자성성분의 철(Fe) 혹은 스테인레스(SUS) 재질의 합금으로 성형 제작되는 취사용 포트(200)와, 상기 취사용 포트의 하부에 위치하여 인덕션 레인지의 상판 역할을 수행하는 세라믹 글라스(Ceramic Glass, 300)와, 상기 상판에 자기장을 발생시켜 멤돌이전류(Eddy Current)에 의해 상기 취사용 포트 자체만을 발열시키는 인덕션 레인지(Induction Range, 400)와, 상기 인덕션 레인지에 사용 가능한 높은 전압을 가진 교류(AC)전류로 변환시키는 기능을 수행하는 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈(500)과, 상기 취사용 포트에 담겨진 음식물의 보온유지와 야간 취사 시에 조명등으로 활용되는 LED조명모듈(600)로 구성된다.
도 2 내지 도 4를 참조하여, 상기 외장케이스(100)는, 휴대용 인덕션 포트를 수납ㆍ보호하기 위한 수단으로, 내열성과 단열성을 갖고 내부에는 취사용 포트(200)와 인덕션 레인지(400) 및 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈(500)이 수납된다.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 외장케이스(100)는, 취사용 포트(200)가 수납되는 개방된 상부에는 상기 취사용 포트의 조리부(210)에 담겨진 음식물의 보온을 위해 일정 두께의 열반사 단열재(110)가 상기 취사용 포트의 외주면을 감싸는 원통형으로 내장된다.
또한, 상기 열반사 단열재(110)가 내장된 외장케이스의 하부에는 인덕션 레인지(400)와 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈(500)을 수납하기 위해 나사방식으로 체결되는 합성수지 계통의 체결용 커버(120)로 밀폐된다.
그리고 개방된 상부에는 외장케이스 뚜껑(130)을 체결하기 위한 나사방식의 체결수단(미도시)과 상기 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈(500)에서 공급되는 DC전원을 수전하기 위한 LED조명모듈(600)의 전원단자(140)가 각각 형성된다.
도 2와 도 4 및 도 5를 참조하여, 상기 취사용 포트(200)는, 음식물을 취사하기 위한 용기로서, 상기 외장케이스에 수납되며, 인덕션 레인지 동작 시 저항성분과 자기히스테리시스손실(Magnetic Hysteresis Loss)을 발생하도록 자성을 갖는 철((Fe) 합금으로 성형 가공된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 취사용 포트(200)는, 상부는 개방되고 하부는 밀폐된 원통형으로 성형 가공되는 조리부(210)와, 상기 개방된 조리부의 상부에는 기압차에 의한 취사기능을 돕는 수증기 배출구(Ventilator,221) 및 상기 조리부와 밀착시키는 정션 유니트(Junction Unit, 222)를 갖는 뚜껑(220)과, 상기 뚜껑을 취사 시 상기 조리부와 밀폐시키기 위해 상기 조리부의 상단 일측에 고정 장착되는 복수개의 잠금수단(230,240)과, 상기 조리부의 상단 일측에는 달구어진 취사용 포트를 사용자가 용이하게 이동시키기 위한 폴딩 포트 그립퍼(Folding Pot Gripper, 251)가 탈ㆍ부착되는 폴딩 포트(Folding Pot, 250)가 각각 구비되는 것을 포함한다.
여기서, 상기 취사용 포트(200)는 전기유도물질(자성성분을 갖는 철(Fe), 스테인레스(SUS), 니켈 또는 다양한 종류의 합금)로 만들어진 포트(혹은 냄비)를 말하며, 재질에 포함된 저항성분(예를 들어, 철성분)에 의해 멤돌이전류(Eddy Current)가 생성되어 냄비의 저항성분을 달구어 줌으로써, 열의 간접 전달이 아닌 직접 전달하는 방식으로 가열된다. 즉 후술되는 인덕션 레인지(400)에 의해 유도 작용을 일으켜 상기 취사용 포트(200) 자체만을 발열시키는 전자유도가열 원리에 의해 가열하게 된다.
도 2 및 도 4를 참조하여, 세라믹 글라스(300)는, 상기 취사용 포트(200)의 하부에 위치하여 인덕션 레인지의 상판 역할을 수행하는 수단으로서, 온도 상승이 없으며, 후술되는 워킹코일(Working Coil, 420)에서 발생된 자기장을 통과시키는 역할을 한다.
도 2 내지 도 4를 참조하여, 상기 인덕션 레인지(Induction Range, 400)는, 상기 세라믹 글라스(300)의 하부에 위치하여 교류자기장을 형성시켜 멤돌이 전류(Eddy Current)에 의해 상기 취사용 포트(200) 자체만을 발열시키는 수단으로서, 교류(AC) 전류를 단속하기 위한 전력반도체의 스위칭 제어수단을 갖는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor, 410) 및 자기장을 발생시키는 기능을 갖는 구리(Cu) 재질의 워킹코일(Working Coil, 420)을 구비한다. 또한, 상기 취사용 포트(200)의 발열온도를 감지하는 발열감지센서(Sensor, 430)가 더 구비되는 것을 포함한다.
여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 발열감지센서(Sensor, 430)는, 상기 취사용 포트(200)의 발열온도를 사용자가 육안으로 확인하기 위해 외장케이스(100)의 일측에 제1 LED 표시부(431)가 구비되며, 상기 제1 LED 표시부는 상기 인덕션 레인지(Induction Range, 400)에 내장된 온도감지용 제어수단(미도시)에 의해 표시되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor, 410)와 워킹코일(Working Coil, 420)은, 인덕션 레인지(Induction Range)에서 에너지 변환을 담당하는 핵심 부품, 즉 교류(AC) 전류를 단속하기 위한 전력반도체의 스위칭 제어수단과 코일에 교류전류를 흘러 자기장을 발생시키는 수단이다. 구리(Cu)로 둥글게 말아진 상기 위킹코일(420)에 교류(AC) 전류를 공급 제어하는 상기 스위칭 소자인 IGBT(410)를 통해 자기장을 형성시킨다. 형성된 자기장은 인덕션 레인지의 상판 역할을 수행하는 상기 세라믹 글라스(300) 위에 올려놓은 취사용 포트(200)를 통과할 때 포트의 재질에 포함된 저항성분(혹은 Fe 성분)에 의하여 유도 전류인 맴돌이전류(Eddy Current)가 생성되어 상기 취사용 포트 자체만을 발열시키는 전자유도가열 원리를 적용한 것이다.
이러한 전자유도가열 원리는 상기 세라믹 글라스(300)의 달구어짐 없이 상기 취사용 포트(200) 자체만을 뜨겁게 만들어 음식을 조리하는 방법이다. 더욱 상세하게 설명하면, 시간적으로 변화는 자장은 폐회로에 전류를 흐르게 할 수 있는 전압을 유도한다는 Michael Faraday의 전자기유도법칙이 가열이 되는 근본 원리로 두 가지 형태의 열이 발생하게 된다. 먼저, 맴돌이전류(Eddy Current)로 저항이 있는 도체에 전류가 흐르면 열이 발생하며 그 열량은 흐르는 전류제곱과 도체의 저항 및 전류가 흐르는 기간에 비례한다는 주울 법칙(Joul's Law)에 의한 가열이 이루어지게 된다. 다음은 히스테리시스 손실에 의한 가열로 2차 측에 자성체로 되어 있는 취사용 포트(200)가 자화-비자화를 반복적으로 수행함으로서 발생되는 가열이다. 따라서 인덕션 레인지는 자체발열을 하지 않고 자성체를 갖는 취사용 포트만이 가열됨으로써 조리가 가능해지는 것이다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 인덕션 포트의 인덕션 레인지 기능은, 가스레인지(가스버너)에 비해 산소 소모가 없고, 배출가스가 없기 때문에 인체에 무해하고 음식물이 넘쳐서 세라믹 글라스(300)의 상판에 쉽게 눌어붙지 않을 뿐만 아니라 열전달이 빠르고 정밀한 온도조절이 가능하다. 또한 포트에 가스나 등유를 사용하는 버너로 직접 가열하는 방식 및 포트에 원적외선 히터(Heater)로 가열하는 하이라이트 방식(High Light Type)에 비해 조리시간이 짧아 조리시간이 절약되고 조리기구가 직접 달구어지지 않기 때문에 화재나 화상으로부터 안전하고 청소와 관리가 간편한 장점이 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 인덕션 방식(Induction Type)의 전자유도가열은, 교류(AC) 전원만 가능하기 때문에 교류(AC) 전류의 변화를 반드시 주어야 하는데, 상기 취사용 포트(200)를 야외에서 사용할 경우 교류전원 확보가 곤란하기 때문에 건전지나 배터리를 사용하되, 반드시 교류전원으로 다시 변환시켜 주어야 한다. 교류전원으로 변환시키기 위해서는 고주파를 생성시키는 발진회로를 사용하거나 인버터를 사용해야 한다. 따라서 본 발명의 실시 예에서는 후술되는 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈(500)에 IGBT 인버터(IGBT Inverter, 530)를 적용시켰다.
도 2 및 도 4를 참조하여, 상기 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈(500)은, 상기 인덕션 레인지(Induction Range, 400)에 사용 가능한 교류(AC) 전류로 변환시켜주는 수단으로서, 상기 인덕션 레인지에 사용 가능한 높은 전압을 가진 교류(AC) 전류로 변환시켜주기 위해서는 솔라 셀 모듈(Solar Cell Module, 510)로 급속 충전이 가능한 하나 이상의 충ㆍ방전용 콘덴서(520n)와 상기 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈의 DC전압을 AC전압으로 변환하기 위한 IGBT 인버터(IGBT Inverter, 530) 및 외부 충전용 USB단자를 갖는 인터페이스부(Interface Unit, 540)를 갖는다.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 IGBT 인버터(530)는, 전력변환 모듈로써 고정 직류 전압을 교류 전압으로 변환시키는 전력전자의 핵심 모듈이며, 상기 인덕션 레인지(Induction Range, 400)에 사용 가능한 높은 전압을 가진 교류(AC) 전류로 변환시켜 주는 일종의 전력반도체로 전류를 통하거나 차단하는 스위칭 수단이다. 이러한 스위칭 수단은 구동에 필요한 소비전력이 적고 고속으로 스위칭이 가능하며 고전류 밀도화와 고내압화가 가능하여 높은 전압과 전류에 적합하다. 또한 과전류, 과열 보호는 물론 정격입력전압 ± 10% 이상이면 자동으로 동작을 정지하는 보호기능이 가능하다. 그리고 USB단자를 갖는 인터페이스부(Interface Unit, 540)를 태양광이나 상용전원 등의 외부전원을 통해 쉽게 충전이 가능하다.
한편, 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 솔라 셀 모듈(510)은, 힌지수단(515)을 이용하여 사용자가 다단계로 접어서 휴대가 간편하도록 하기 위해 일정한 규격을 갖는 직사각형의 제1 솔라 셀 모듈 내지 제4 솔라 셀 모듈(511,512,513,514)로 이루어진 4단 접이 방식으로 제작된다.
여기서, 상기 솔라 셀 모듈(510)의 최대발전량은 취사용 포트(200)의 조리부(210) 용량에 따라 결정된다.
또한, 상기 각 모듈마다 상기 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈(500)에 실장된 하나 이상의 충ㆍ방전용 콘덴서(520n)에 상기 솔라 셀 모듈을 통해 DC전원을 충전하기 위한 제1 커넥터 내지 제4 커넥터(541,542,543,544)가 각각 구비된다.
그리고 상기 커넥터들은 상기 하나 이상의 충ㆍ방전용 콘덴서(520n)의 용량과 전압 조정을 위하여 직ㆍ병렬 회로(미도시)가 상기 커넥터들의 내부에 구성되는 것을 포함한다. 이러한 내부회로는 사용자가 하나 이상의 콘덴서에 충전되는 전압과 전력용량을 가변적으로 조정할 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 솔라 셀 모듈 내지 제4 솔라 셀 모듈(511,512,513,514)의 이면(혹은 뒤쪽)에는 솔라 셀 모듈에 장착된 솔라 셀의 파손을 방지하기 위한 충격완화용 커버(550)가 구비된다.
그리고 상기 제1 솔라 셀 모듈(511)의 충격완화용 커버(550) 상단에는 태양광 발전량을 표시하는 제2 LED 표시부(560)가 구비되는 것을 포함한다.
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제2 LED 표시부(560)는, 상기 제1 솔라 셀 모듈 내지 제4 솔라 셀 모듈(511,512,513,514)에서 발전되는 태양광 에너지가 상기 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈(500)의 하나 이상의 충ㆍ방전용 콘덴서(520n)에 충전 여부를 사용자가 육안으로 용이하게 확인할 수 있게 된다.
다시 도 2와 도 4 및 6을 참조하여, 상기 LED조명모듈(600)은, 본 발명의 실시 예에 따른 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트에 담겨진 음식물의 보온유지 및 야간 취사 시에 조명등으로 활용하기 위한 수단으로서, 상기 외장케이스(100)의 상부와 나사식으로 체결되는 외장케이스 뚜껑(130) 내부에 장착되며, 상기 취사용 포트의 보온유지와 야간 취사 시에 조명등으로 활용하기 위한 히트싱크(610)를 갖는다.
여기서 상기 LED조명모듈(600)에 공급되는 전력은 상기 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈(500)을 통해 이루어진다. 또한 예비용의 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈(500)을 통해 상기 LED조명모듈(600)에 전원을 공급할 수도 있다. 그리고, 상기 LED조명모듈(600)을 장착시키는 아크릴재질의 투명조명창(131) 내부에는 상기 LED조명모듈(600)의 전극(미도시)과 접촉되는 (+),(-) 리드전극(620)이 구비된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 LED조명모듈(600)은, 방열을 위한 히트싱크(Heat Sink, 610)가 상기 LED조명모듈의 이면(뒤쪽)에 실장된다. 상기 실장된 히트싱크는 열전도성이 높은 알루미늄 혹은 마그네슘 폼으로 성형 제작되며, 제작된 히트싱크는 상기 취사용 포트(200)의 상부를 밀폐시키는 뚜껑(220)의 상부와 밀착되어 상기 취사용 포트의 조리부(210)로 열전도를 통해 음식물이 보온되는 것을 포함한다.
여기서, 조리 시에 상기 취사용 포트(200)를 덮는 뚜껑(220)의 상부면과 히트싱크(610)가 밀착되는 부분에는 열전도성이 매우 높은 나노 다이아몬드 파우더와 메탈을 은(Ag) 페이스트로 혼합시킨 조성물을 적층하여 100[℃]에서 5시간 동안 소결(열처리)시켜 하나의 열전도체를 갖는 전도성 조성 물질로 도포하여 접촉저항을 최소화시킬 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 취사용 포트(200)의 조리부(210) 내부와 상기 취사용 포트의 뚜껑(220)과 수직방향으로 연장된 정션 유니트(222) 부분에 상기 나노 다이아몬드 파우더와 메탈을 은(Ag) 페이스트로 혼합시킨 조성물을 도포함으로써, 상기 LED조명모듈(600)의 히트싱크(610)에 집열된 높은 고열을 열전도 시켜줌으로써, 취사용 포트의 조리부(210)에 담겨진 음식물을 보온할 수 있다.
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 상기 히트싱크(Heat Sink, 610)는 조리 시에 상기 취사용 포트(200)를 덮는 뚜껑(220)의 상부면에 완전히 밀착시킴으로써, LED 칩의 방열구에서 방열되는 90~110℃의 높은 열을 상기 취사용 포트(200)의 조리부(210)로 열을 전도시키기 위한 열전도체(Thermal Conductor)의 역할을 하여 열역학의 제1 법칙에 따른 열전도에 의해 취사된 음식물을 보온할 수 있게 된다. 또한 LED조명모듈(600)은 캄캄한 야간 취사 시에 조명등으로 활용되어 취사 시나 야영 활동에 많은 도움을 주게 된다.
이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트는, 태양광 에너지를 발전하는 솔라 셀에 의해 급속 충전이 가능한 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈을 야외 등에 사용 가능한 휴대용 전원공급수단으로 하여 포트의 하부에 특별히 고안 설계된 인덕션 레인지(Induction Range)의 워킹코일(Working Coil)에 IGBT 인버터를 통해 교류(AC) 전류를 흘러주어 자기장을 생성시켜 맴돌이전류(Eddy Current)에 의해 저항성분을 갖는 취사용 포트 자체만을 가열시키는 방식의 전자유도가열원리에 의해 조리를 할 수 있도록 휴대용 인덕션 포트를 구현함으로써, 가스레인지(가스버너)에 비해 산소 소모가 없고, 배출가스가 없기 때문에 인체에 무해하며, 음식물이 넘쳐서 세라믹 글라스(상판)에 쉽게 눌어붙지 않을 뿐만 아니라 열전달이 빠르고 정밀한 온도조절이 가능하다. 또한 상기 포트에 가스나 등유를 사용하는 버너로 직접 가열하는 방식과 상기 포트에 원적외선 히터(Heater)로 가열하는 하이라이트 방식(High Light Type)에 비해 조리시간이 매우 짧아 조리시간이 절약되고 조리기구가 직접 달구어지지 않기 때문에 화재나 화상으로부터 안전하고 청소와 관리가 간편한 독특한 특징이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 외장케이스 110 : 열반사 단열재
120 : 체결용 커버 130 : 외장케이스 뚜껑
131 : 투명조명창 140 : 전원단자
200 : 취사용 포트 210 : 조리부
220 : 뚜껑 221 : 수증기 배출구
222 : 정션 유니트 230,240 : 잠금수단
250 : 폴딩 포트 251 : 폴딩 포트 그립퍼
300 : 세라믹 글라스(상판) 400 : 인덕션 레인지
410 : IGBT 420 : 워킹코일
430 : 발열감지센서 431 : 제1 LED 표시부
500 : 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈 510 : 솔라 셀 모듈
515 : 힌지수단 520n : 충ㆍ방전용 콘덴서
530 : IGBT 인버터 540 : 인터페이스부
560 : 제2 LED 표시부 600 : LED조명모듈
610 : 히트싱크 620 : 리드전극

Claims (9)

  1. 내열성과 단열성을 갖고 내부에는 취사용 포트와 인덕션 레인지 및 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈이 수납되는 원통형의 외장케이스(100)와;
    상기 외장케이스에 수납되며, 인덕션 레인지 동작 시 저항성분과 자기히스테리시스손실(Magnetic Hysteresis Loss)을 발생하도록 자성을 갖는 철(Fe) 합금으로 성형 가공되는 취사용 포트(200)와;
    상기 취사용 포트의 하부에 위치하며, 워킹코일(Working Coil)에서 발생된 자기장을 통과시키는 인덕션 레인지의 상판 역할을 수행하는 세라믹 글라스(300)와;
    상기 세라믹 글라스의 하부에 위치하며, 상기 상판으로 교류자기장을 형성시켜 멤돌이전류(Eddy Current)에 의해 상기 취사용 포트 자체만을 발열시키는 인덕션 레인지(Induction Range, 400)와;
    상기 인덕션 레인지에 사용 가능한 전압을 가진 교류(AC) 전류로 변환시켜주기 위하여 솔라 셀 모듈(Solar Cell Module, 510)로 급속 충전이 가능한 하나 이상의 충ㆍ방전용 콘덴서(520n)와 상기 충ㆍ방전용 콘덴서의 DC전압을 AC전압으로 변환하기 위한 IGBT 인버터(IGBT Inverter, 530) 및 충전용 USB단자를 갖는 인터페이스부(540)를 갖는 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈(500)을 포함하며,
    또한, 상기 외장케이스의 상부와 나사식으로 체결 가능하며, 상기 취사용 포트의 보온유지와 야간 취사 시에 조명등으로 활용하기 위한 히트싱크(610)를 갖는 LED조명모듈(600)과,
    상기 LED조명모듈의 히트싱크에 집열된 열을 이용하여 상기 취사용 포트의 조리부(210)에 담겨진 음식물을 보온하기 위해 상기 조리부의 내부와 상기 취사용 포트의 뚜껑(220)과 수직방향으로 연장된 정션 유니트(222)에 나노 다이아몬드 파우더와 메탈을 은(Ag) 페이스트로 혼합시킨 조성물을 도포하여 100[℃]에서 5시간 동안 소결시키는 것이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 취사용 포트(200)는, 상부는 개방되고 하부는 밀폐된 원통형으로 성형 가공되는 조리부(210)와,
    상기 개방된 조리부의 상부에는 기압차에 의한 취사기능을 돕는 수증기 배출구(Ventilator,221) 및 상기 조리부와 밀착시키는 정션 유니트(Junction Unit, 222)를 갖는 뚜껑(220)과,
    상기 뚜껑을 취사 시 상기 조리부와 밀폐시키기 위해 상기 조리부의 상단 일측에 고정 장착되는 복수개의 잠금수단(230,240)과,
    상기 조리부의 상단 일측에는 달구어진 취사용 포트를 사용자가 용이하게 이동시키기 위한 폴딩 포트 그립퍼(Folding Pot Gripper, 251)가 탈ㆍ부착되는 폴딩 포트(Folding Pot, 250)가 구비되는 것을 특징으로 하는 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 솔라 셀 모듈(510)은, 힌지수단(515)을 이용하여 다단계로 접어서 휴대가 간편하도록 하기 위해 일정한 규격을 갖는 직사각형의 제1 솔라 셀 모듈 내지 제4 솔라 셀 모듈(511,512,513,514)로 4단 접이 방식으로 제작되며,
    상기 각 모듈마다 상기 충ㆍ방전용 콘덴서 모듈(500)의 하나 이상의 충ㆍ방전용 콘덴서(520n)에 상기 솔라 셀 모듈을 통해 DC전원을 충전하기 위한 제1 커넥터 내지 제4 커넥터(541,542,543,544)가 각각 구비되며,
    상기 커넥터들은 상기 하나 이상의 충ㆍ방전용 콘덴서(520n)의 용량과 전압 조정을 위한 직ㆍ병렬 회로(미도시)가 상기 커넥터들의 내부에 구성되는 것을 특징으로 하는 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 솔라 셀 모듈 내지 제4 솔라 셀 모듈(511,512,513,514)의 이면에는 솔라 셀의 파손을 방지하기 위한 충격완화용 커버(550)가 구비되며,
    상기 제1 솔라 셀 모듈(511)의 충격완화용 커버 하단에는 태양광 발전량을 표시하는 제2 LED 표시부(560)가 구비되는 것을 특징으로 하는 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 LED조명모듈(600)은, 상기 외장케이스(100)의 상부와 나사식으로 체결되는 외장케이스 뚜껑(130) 내부에 장착되며,
    방열을 위해 열전도성을 갖는 알루미늄 혹은 마그네슘 폼으로 성형 제작된 히트싱크(Heat Sink, 610)가 상기 LED조명모듈의 이면(뒤쪽)에 실장되고,
    상기 실장된 히트싱크는 상기 취사용 포트(200)의 상부를 밀폐시키는 뚜껑(220)의 상부와 밀착되어 상기 취사용 포트로 열전도를 통해 음식물이 보온되는 것을 특징으로 하는 LED조명등과 보온 및 취사 기능을 갖는 휴대용 포트.
  9. 삭제
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